安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，屬于教育或演示用具；特別是用于演示電磁學(xué)中安培力的實(shí)驗(yàn)裝置。該安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：包括支架，顯示安培力存在的電磁運(yùn)動(dòng)裝置，提供磁場(chǎng)的永磁裝置，所述的電磁運(yùn)動(dòng)裝置由放置在金屬雙導(dǎo)軌的軌道小車(chē)和安裝在軌道小車(chē)尾部方形線圈組成，所述的提供磁場(chǎng)的永磁裝置為放置在上平板左端的U形磁鐵組件，U形磁鐵組件開(kāi)口向右平放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上的凹槽內(nèi)，一個(gè)磁極在上，另一個(gè)磁極在下，上方磁極可穿過(guò)方形線圈。本發(fā)明可以驗(yàn)證左手定則，特別是通過(guò)控制變量法，定性的驗(yàn)證安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系。是一種形象直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的新型教具。
【專利說(shuō)明】安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于教育或演示用具；特別是用于探究、演示電磁學(xué)中安培力的實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 有關(guān)安培力的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)并不多，尤其是很成功的分組實(shí)驗(yàn)就更少見(jiàn)。學(xué)生普遍停 留在空間想象層面上，很少通過(guò)實(shí)驗(yàn)，親自經(jīng)歷和體驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室有關(guān)安培力的傳統(tǒng)演示器 材，即通電方形線圈掛于鐵架臺(tái)上，磁鐵靠近，觀察線圈擺動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)器材太簡(jiǎn)易，很不方便 操作，很難定格空間位置，對(duì)有關(guān)安培力空間方位的問(wèn)題分析造成很大的困難，且控制變量 法無(wú)法全面體現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能單一，不方便操作，空間方位不易定格，不適合中學(xué) 物理實(shí)驗(yàn)探究使用的不足，本發(fā)明提供一種安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，該安培力綜合實(shí)驗(yàn) 平臺(tái)不僅可以完成以軌道小車(chē)為載體的方形線圈在安培力作用下的加速運(yùn)動(dòng)，并定格空間 方位，驗(yàn)證左手定則，特別是可以通過(guò)控制變量法，定性的驗(yàn)證安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、 導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系，效果非常顯著。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其 特征是：包括支架，顯示安培力存在的電磁運(yùn)動(dòng)裝置，提供磁場(chǎng)的永磁裝置，
[0005] 所述的支架包括底座、安裝在底座上的支架立板連接著兩立板的上平板、底板和 安裝在底板下方的器械箱。
[0006] 所述的電磁運(yùn)動(dòng)裝置由放置在金屬雙導(dǎo)軌的軌道小車(chē)和安裝在軌道小車(chē)尾部方 形線圈組成，方形線圈兩端頭與軌道小車(chē)車(chē)輪、金屬雙導(dǎo)軌、鱷魚(yú)夾、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、學(xué)生電源 依次電連接，所述的金屬雙導(dǎo)軌為位于上平板表面相互絕緣的兩平行的金屬板。
[0007] 所述的提供磁場(chǎng)的永磁裝置為放置在上平板左端的U形磁鐵組件，U形磁鐵組件 開(kāi)口向右平放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上的凹槽內(nèi)，一個(gè)磁極在上，另一個(gè)磁極在下，上 方磁極可穿過(guò)方形線圈。
[0008] 所述的上平板的側(cè)邊固定著刻度尺。
[0009] 所述的U形磁鐵組件包括兩塊并列的大U形磁鐵或一獨(dú)立塊大U形磁鐵或兩塊并 列的小U形磁鐵。
[0010] 所述的上平板左端的支架立板上裝有水平緩沖彈簧。
[0011] 所述的軌道小車(chē)左右兩側(cè)的輪子彼此絕緣，前后金屬車(chē)軸都是用絕緣材料對(duì)接。
[0012] 本發(fā)明的使用方法是：
[0013] 1.通過(guò)控制變量法，定性的驗(yàn)證安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系：
[0014] (1)用兩塊并列大U形磁鐵放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上凹槽內(nèi)，將軌道小車(chē) 放在靠近磁鐵一端，并讓磁鐵的一極穿過(guò)方形線圈，學(xué)生電源電壓調(diào)至16V，閉合開(kāi)關(guān)，則電 源、金屬雙軌道、線圈、小車(chē)兩后輪即形成閉合回路，方形線圈的水平邊因受安培力，而使軌 道小車(chē)加速，依次將電壓調(diào)至12V、10V、8V、6V分別觀察軌道小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，并分別記錄 其滑行的距離。
[0015] (2)用兩塊并列小U形磁鐵，重復(fù)上述操作。
[0016] (3)用一塊獨(dú)立大U形磁鐵，重復(fù)上述操作。
[0017] 2.驗(yàn)證左手定則：
[0018] (1)用兩塊并列大U形磁鐵放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上凹槽內(nèi)，將軌道小車(chē) 放在靠近磁鐵一端，并讓磁鐵的一極穿過(guò)方形線圈，學(xué)生電源電壓調(diào)至16V，閉合開(kāi)關(guān)，則電 源、金屬雙軌道、線圈、小車(chē)兩后輪即形成閉合回路，方形線圈的水平邊因受安培力，而使加 速器加速，根據(jù)磁極明確磁場(chǎng)方向、根據(jù)電源極性及線圈的繞向，明確通過(guò)線圈水平邊的電 流的方向、根據(jù)小車(chē)的加速方向明確線圈水平邊所受安培力的方向，看著相關(guān)器材的空間 方位，輕松確認(rèn)相關(guān)物理量的方向，從而探究、驗(yàn)證左手定則。
[0019] (2)改變磁場(chǎng)方向，重復(fù)上述操作，再驗(yàn)證。
[0020] (3)改變電流方向，重復(fù)上述操作，再驗(yàn)證。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是本實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)可以完成以軌道小車(chē)為載體，方形線圈在安 培力作用下的加速運(yùn)動(dòng)，并定格空間方位，方形線圈是通過(guò)增加匝數(shù)來(lái)有效的放大電流，從 而增強(qiáng)安培力的顯示效果的，線圈的匝數(shù)多達(dá)600多匝，放大思想是物理創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要 思路，該思想在本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中得到充分的體現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)可以驗(yàn)證左手定則，特別是 通過(guò)控制變量法，定性的驗(yàn)證安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系。設(shè)備形象直觀、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、大方，為中學(xué)物理學(xué)教學(xué)提供了一種新型教具。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0023] 圖2為圖1的俯視圖。
[0024] 圖中，1.底座，2.金屬雙軌道，3. U形磁鐵組件，4.方形線圈，5.軌道小車(chē)，6.刻度 尺，7.鱷魚(yú)夾，8.緩沖彈簧，9.學(xué)生電源，10.底板，11.開(kāi)關(guān)，12.器械箱，13.支架立板。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】是，如圖所示：
[0026] 實(shí)施例1，一種安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：包括支架，顯示安培力存在 的電磁運(yùn)動(dòng)裝置，提供磁場(chǎng)的永磁裝置，
[0027] 所述的支架包括底座1、安裝在底座上的支架立板13連接著兩立板的上平板、底 板10和安裝在底板下方的器械箱12。
[0028] 所述的電磁運(yùn)動(dòng)裝置由放置在金屬雙導(dǎo)軌2的軌道小車(chē)5和安裝在軌道小車(chē)尾部 方形線圈4組成，方形線圈兩端頭與軌道小車(chē)車(chē)輪、金屬雙導(dǎo)軌、鱷魚(yú)夾7、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)11、學(xué) 生電源9依次電連接，所述的金屬雙導(dǎo)軌為位于上平板表面相互絕緣的兩平行的金屬板。
[0029] 所述的提供磁場(chǎng)的永磁裝置為放置在上平板左端的U形磁鐵組件3, U形磁鐵組件 開(kāi)口向右平放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上的凹槽內(nèi)，一個(gè)磁極在上，另一個(gè)磁極在下，上 方磁極可穿過(guò)方形線圈。
[0030] 實(shí)施例2,一種安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：包括支架，顯示安培力存在 的電磁運(yùn)動(dòng)裝置，提供磁場(chǎng)的永磁裝置，
[0031] 所述的支架包括底座1、安裝在底座上的支架立板13連接著兩立板的上平板、底 板10和安裝在底板下方的器械箱12。
[0032] 所述的電磁運(yùn)動(dòng)裝置由放置在金屬雙導(dǎo)軌2的軌道小車(chē)5和安裝在軌道小車(chē)尾部 方形線圈4組成，方形線圈兩端頭與軌道小車(chē)車(chē)輪、金屬雙導(dǎo)軌、鱷魚(yú)夾7、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)11、學(xué) 生電源9依次電連接，所述的金屬雙導(dǎo)軌為位于上平板表面相互絕緣的兩平行的金屬板。
[0033] 所述的提供磁場(chǎng)的永磁裝置為放置在上平板左端的U形磁鐵組件3, U形磁鐵組件 開(kāi)口向右平放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上的凹槽內(nèi)，一個(gè)磁極在上，另一個(gè)磁極在下，上 方磁極可穿過(guò)方形線圈。
[0034] 所述的上平板的側(cè)邊固定著刻度尺6。
[0035] 所述的U形磁鐵組件包括兩塊并列的大U形磁鐵或一獨(dú)立塊大U形磁鐵或兩塊并 列的小U形磁鐵。
[0036] 所述的上平板左端的支架立板上裝有水平緩沖彈簧8。
[0037] 所述的軌道小車(chē)左右兩側(cè)的輪子彼此絕緣，前后金屬車(chē)軸都是用絕緣材料對(duì)接。
【權(quán)利要求】
1. 一種安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：包括支架，顯示安培力存在的電磁運(yùn)動(dòng) 裝置，提供磁場(chǎng)的永磁裝置， 所述的支架包括底座、安裝在底座上的支架立板連接著兩立板的上平板、底板和安裝 在底板下方的器械箱。 所述的電磁運(yùn)動(dòng)裝置由放置在金屬雙導(dǎo)軌的軌道小車(chē)和安裝在軌道小車(chē)尾部方形線 圈組成，方形線圈兩端頭與軌道小車(chē)車(chē)輪、金屬雙導(dǎo)軌、鱷魚(yú)夾、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)、學(xué)生電源依次 電連接，所述的金屬雙導(dǎo)軌為位于上水平板表面相互絕緣的兩平行的金屬板，金屬雙導(dǎo)軌 上分別連接著鱷魚(yú)夾。 所述的提供磁場(chǎng)的永磁裝置為放置在上平板左端的U形磁鐵組件，U形磁鐵組件開(kāi)口 向右平放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上的凹槽內(nèi)，一個(gè)磁極在上，另一個(gè)磁極在下，上方磁 極可穿過(guò)方形線圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：所述的上平板的側(cè)邊 固定著刻度尺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：所述的U形磁鐵組件 包括兩塊并列的大U形磁鐵或一獨(dú)立塊大U形磁鐵或兩塊并列的小U形磁鐵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：所述的上平板右端的 支架立板上裝有水平緩沖彈簧。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)，其特征是：所述的軌道小車(chē)左右 兩側(cè)的輪子彼此絕緣，前后金屬車(chē)軸都是用絕緣材料對(duì)接。
6. 權(quán)利要求1所述的安培力綜合實(shí)驗(yàn)探究平臺(tái)的使用方法，其特征是:A.通過(guò)控制變 量法，定性的驗(yàn)證安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系： (1) 用兩塊并列大U形磁鐵放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上凹槽內(nèi)，將軌道小車(chē)放在 靠近磁鐵一端，并讓磁鐵的一極穿過(guò)方形線圈，學(xué)生電源電壓調(diào)至16V，閉合開(kāi)關(guān)，則電源、 金屬雙軌道、線圈、小車(chē)兩后輪即形成閉合回路，方形線圈的水平邊因受安培力，而使軌道 小車(chē)加速，依次將電壓調(diào)至12V、10V、8V、6V分別觀察軌道小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，并分別記錄其 滑行的距離。 (2) 用兩塊并列小U形磁鐵，重復(fù)上述操作。 (3) 用一塊獨(dú)立大U形磁鐵，重復(fù)上述操作。 B.驗(yàn)證左手定則： (1) 用兩塊并列大U形磁鐵放在位于上平板的長(zhǎng)度中心線上凹槽內(nèi)，將軌道小車(chē)放在 靠近磁鐵一端，并讓磁鐵的一極穿過(guò)方形線圈，學(xué)生電源電壓調(diào)至16V，閉合開(kāi)關(guān)，則電源、 金屬雙軌道、線圈、小車(chē)兩后輪即形成閉合回路，方形線圈的水平邊因受安培力，而使加速 器加速，根據(jù)磁極明確磁場(chǎng)方向、根據(jù)電源極性及線圈的繞向，明確通過(guò)線圈水平邊的電流 的方向、根據(jù)小車(chē)的加速方向明確線圈水平邊所受安培力的方向，看著相關(guān)器材的空間方 位，輕松確認(rèn)相關(guān)物理量的方向，從而探究、驗(yàn)證左手定則。 (2) 改變磁場(chǎng)方向，重復(fù)上述操作，再驗(yàn)證。 (3) 改變電流方向，重復(fù)上述操作，再驗(yàn)證。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK104064089SQ201410314683
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】張新宇, 李克, 李懷強(qiáng) 申請(qǐng)人:張新宇